Design of the Inpainting Algorithms

A montagem anterior foi remodelada devido a alguns fatores. Um deles foi a percepção de um som ruidoso durante a operação devido ao cabo de conexão do computador com a máquina de solda. Outro foi a idéia de tornar o sistema possível de ser utilizado em outras fontes de soldagem.

A fonte de soldagem apresenta dois modos de operação – manual e automático. No modo automático, a máquina recebe os comandos do PC (no caso, corrente) e devolve os sinais atualizados de corrente e tensão. Observou-se que quando operado nesse modo, o equipamento causava um ruído nessas variáveis de saída. Já no modo manual, os parâmetros são inseridos na própria máquina. Quando se retira o cabo de comunicação entre PC e fonte de soldagem o ruído se atenua. Ficou a questão de como capturar os sinais de corrente e tensão, uma vez que o cabo de comunicação foi retirado. Para a corrente, foi usado um amperímetro Fluke, modelo i1010. Segundo o fabricante, 1 mV de sinal equivale a 1 A medido. A leitura da tensão de operação foi feita por um voltímetro que havia sido desenvolvido para essa atividade no próprio laboratório. Os sinais desses dois equipamentos foram conectados à placa de aquisição e enviados ao computador. A partir dessa montagem não houve mais a preocupação em se coletar o valor absoluto de tensão e corrente, mas sim observar se haveria variações em seu comportamento. Esses dados foram

Além das variáveis analógicas, havia três variáveis digitais responsáveis pelo início e término de processo. No caso da solda TIG, são utilizadas duas variáveis, ignição e fluxo de gás. Como o cabo de comunicação entre o computador e a fonte foi abandonado, o disparo passou a ser realizado pelo modo manual. Mas para tornar o processo mais integrado, foi feita uma placa contendo um relé para efetuar o disparo do processo por meio de uma saída analógica da placa de aquisição.

E para esta última mudança, a diferença de modo remoto e manual não gerou grandes alterações. Apenas nas portas de saída (início e fim de processo), que a partir de então se tornaram analógicas. Pelos experimentos anteriores, foram estudadas as linhas espectrais do ferro e efetuou-se uma substituição. Os novos comprimentos de onda analisados foram 358,1 e 516,5 nm. Outra melhoria foi a diminuição da área focalizada pelo espectrômetro no arco elétrico. A distância entre a lente e o arco ficou menor e o foco ficou mais nítido. Diante dessas alterações, destacadas na Figura 3.18, observa-se a nova montagem.

Esta segunda bateria de testes focou mais o estudo das Temperaturas Eletrônicas e seus comportamentos com relação aos defeitos conforme segue a tabela abaixo. Os parâmetros de soldagem que não mudaram para esses experimentos seguintes foram vazão de gás a 10 L/min; velocidade de soldagem de 2,5 mm; o gás, que foi o argônio puro, e o eletrodo de tungstênio com 1,6 mm de diâmetro e 2 % de tório. As demais variáveis de processo e respectivos experimentos são citados pela seguinte tabela:

Tabela 3.3 – Listagem dos experimentos da segunda bateria.

Nº I

(A)

l

(mm) Observações

11 160 5 Defeitos de arame e grãos de areia colados na placa. 12 120 5 Defeitos de arame e grãos de areia colados na placa. 13 90 5 Defeitos de arame e grãos de areia colados na placa.

14 90 7

Presença de cola no início da placa. Três primeiras inclusões metálicas com cola. A última inclusão e os grãos de areia sem cola.

15 90 7 Defeitos de arame e grãos de areia colados na placa.. 16 120 7 Defeitos de arame e grãos de areia colados na placa. Três

últimos arames sem cola.

17 160 7 Defeitos de arame e grãos de areia colados na placa. Todos os arames sem cola.

18 90 3 Defeitos de arame e grãos de areia colados na placa. Primeiro arame sem cola.

19 120 3 Defeitos de arame e grãos de areia colados na placa. Segundo arame sem cola.

20 160 3 Defeitos de arame e grãos de areia colados na placa. Todos os arames sem cola.

Em alguns experimentos foi utilizada uma cola para fixação da inclusão metálica e dos grãos de areia. Foi observado que o fluxo do gás de proteção proveniente da tocha expulsava esses defeitos. Sendo assim, pode-se observar a presença da inclusão metálica pelo cálculo da Te pelo elemento ferro, os grãos de areia pelo silício e a cola pelo hidrogênio.

O resultado do experimento 13 segue na Figura 3.19.

Figura 3.19 – Resultado do experimento 13.

A intenção inicial das inclusões de grãos de areia era de promover uma obstrução no fluxo do gás, mas também serviu como demonstração da flexibilidade do espectrômetro em detectar diferentes elementos químicos. A Temperatura Eletrônica relativa ao elemento pode ser calculada desde que se saiba quais linhas espectrais deve-se escolher devido ao íon que irá surgir no arco elétrico. Nessas experiências foram avaliadas a contribuição desses experimentos e a possibilidade do uso de técnicas para detecção dos defeitos.

Foi feita uma análise para cada Temperatura Eletrônica. A primeira, referente ao argônio, apresenta suavidade, só interrompida no início do processo – possivelmente devido à instabilidade gerada pela mordedura – e ao final da experiência, por causa da perturbação do fluxo de gás devido à presença dos grãos de areia.

Para a segunda temperatura, a do ferro, percebe-se cinco picos e algumas perturbações iniciais. No começo do processo havia um pouco de sujeira e a solda apresentou falhas. Mas depois, cada pico está nitidamente relacionado à inclusão de um pedaço de arame. Já no final do experimento, os grãos de areia também prejudicaram o fluxo do gás e o sensor foi capaz de detectar essa perturbação nessa linha espectral.

A presença dos cinco picos para a Te do hidrogênio foi devido ao uso da cola nesses cinco defeitos. Percebe-se que o pico do hidrogênio é anterior ao do ferro. Esse fenômeno se deve ao fato da aproximação do arco elétrico. A alta temperatura daquele ambiente evapora a cola antes da fusão do ferro contido no arame.

Por último há o silício. O pico só aparece realmente quando da presença dos grãos de areia. Verifica-se que o espectrômetro pode ser utilizado capa detectar quaisquer elementos desejados durante o processo.

Os experimentos seguintes consistiram na deposição de grãos de areia de tamanhos diversificados a fim de verificar se haveria a obstrução da vazão do argônio proveniente da tocha de soldagem.

Figura 3.20 - Resultado do experimento 14.

A Te do argônio já não sofreu aquela perturbação no início do processo. A colocação de pequenos grãos de areia fez com que a vazão do gás não fosse tão prejudicada. Ela se manteve estável durante toda a experiência.

Nota-se uma diferença no comportamento da temperatura do ferro. No experimento anterior, a magnitude do pico era maior. Nesse, a perturbação foi mais suave, porém ainda perceptível para cada inclusão metálica. A escala não foi aumentada para efetuar os comparativos.

A grande perturbação inicial no caso do hidrogênio foi para confirmar se era devido à presença da cola. Foi colocada uma certa quantidade no início do caminho. A última inclusão metálica e os grãos de areia, sem cola, não apresentaram picos. Portanto, a Te do hidrogênio foi capaz de detectar a presença da cola.

O silício também apresentou um pico menor quando o arco passou pelos grãos de areia.

E para o teste 18, segue o resultado na Figura 3.21.

Figura 3.21 - Resultado do experimento 18.

Para o argônio, novamente os grãos de areia se tornaram um elemento de perturbação no final do processo. Mas nota-se ainda uma perturbação em todas as linhas próximo a 135 mm. Esse experimento não teve um acompanhamento visual, logo, a causa não pôde ser bem determinada. Possivelmente os grãos de areia deslocaram-se. Não foi utilizada cola para fixá-los – a Te da linha do hidrogênio deixou claro a ausência da cola. Outras evidências do fato do deslocamento dos grãos de areia foram a ausência de um pico na Temperatura Eletrônica da linha do silício e ausência do defeito na solda. A variação foi pequena. Os picos da Te do ferro foram fidedignos à presença dos pedaços de arame. As perturbações para o hidrogênio corresponderam à presença da cola.

No caso do estudo da presença de água foram aplicadas duas técnicas diferentes. Na primeira, a água foi inserida por meio de pequenos jatos, na segunda, foi simplesmente

Para o primeiro caso, foi encontrado o resultado dado pela Figura 3.22, já se excluindo a Te do silício, pois não se vislumbra aplicação neste caso.

Figura 3.22 – Experimento com grandes jatos de água.

Como a inclusão da água foi por meio de jatos, houve uma grande perturbação no arco. Percebe-se pelos picos das linhas do hidrogênio e também por um transiente nas outras duas temperaturas analisadas. Nota-se também na solda um círculo com alteração de coloração, demonstrando a ocasião de um fenômeno térmico que afetou o processo. Mais uma vez mostrou-se que ocorrência de grandes perturbações no arco pôde ser captada por vários elementos, e naquele que contém o elemento causador percebeu-se a presença mais marcante pelos picos.

E para o caso da inclusão de água por meio de borrifos ainda nota-se os picos na Temperatura Eletrônica do hidrogênio, mas não foram perceptíveis para as demais Temperaturas, como pode ser visto na Figura 3.23.

Figura 3.23 – Experiência com água borrifada.

3.7 TESTE DA RELAÇÃO ENTRE INTENSIDADE RELATIVA E CORRENTE

Esse teste teve como objetivo estabelecer uma relação entre a intensidade relativa de algumas linhas com a corrente de soldagem. Foi afirmado que existe essa relação diretamente proporcional.

A montagem foi realizada com a máquina Migatronic modelo TIG Navigator 240 AC/DC. Aproveitou-se para testar o sistema de aquisição de dados e demonstrar a utilização para diferentes máquinas de soldagem. É uma fonte tiristorizada, sendo assim, apresenta mais oscilações no valor médio da corrente. A conseqüência é uma maior inclusão de calor na solda com um aumento da taxa de fusão do metal de base. Foi montado o esquema apresentado pela Figura 3.24. As mudanças em relação à montagem da segunda bateria são destacadas pelos círculos vermelhos pontilhados.

Figura 3.24 – Experimento da relação entre intensidade relativa e penetração.

Além da própria máquina de soldagem, outra diferença se encontra no local de aquisição da tensão de soldagem. Antes foi efetuada nos bornes do cabo que conectam na fonte de soldagem. Nesse experimento, foi feita diretamente na tocha.

O experimento foi realizado com gás argônio puro, vazão de 11 L/min, l = 5 mm e velocidade de soldagem igual a 2,5 mm/s. Aumentou-se um pouco a vazão de gás devido à ocorrência de porosidades. Ao longo de um cordão de solda foi variada a corrente. Posteriormente, amostras foram retiradas da chapa e levadas a um ensaio metalográfico. A penetração da solda foi evidenciada no ensaio.

Em seguida, na Figura 3.25, pode ser observado o experimento e a intensidade relativa ao longo da solda.

Figura 3.25 – Experimento com corrente variável

As correntes foram de 90, 150, 180 e 120 A. Todos os parâmetros seguiram constantes, exceto a corrente. Observou-se que para a maior corrente, a vazão de gás foi insuficiente para proteger a soda, por isso ocasionou as porosidades. Interessante notar que o sinal apresentou perturbações nessas regiões.

Os cortes para o ensaio foram feitos próximos às regiões destacadas pelas linhas pontilhadas da Figura 3.25. Portanto, foram obtidos 5 corpos para o ensaio metalográfico.

Segue a Tabela 3.4 contendo os dados e a comparação entre penetração e intensidade relativa em função da corrente. As fotos apresentadas mostram toda a espessura da chapa, que é de ¼’’ polegada. Nota-se que a penetração aumenta proporcionalmente à corrente. Bem como a intensidade relativa de emissão a linha escolhida também apresenta um aumento conforme o incremento na corrente.

Tabela 3.4 – Penetração obtida no ensaio de corrente variável. Corrente

(A)

Intensidade

Relativa Média Fotos Penetração

90 5,75 E3

120 8,79 E3

150 10,85 E3

180 14,24 E3

Colocando os valores em forma de gráfico, percebe-se a correlação.

4,00E+03 8,00E+03 1,20E+04 1,60E+04 90 120 150 180 Corrente (A) In te n sid ad e R elat iva 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 P en et ração ( m m )

intensidade relativa penetração